TW201409764A - 發光二極體模組及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種發光二極體模組，包括基板、設於基板內的發光晶片及形成於基板上並包覆所述發光晶片的透鏡，所述透鏡具有自基板外凸的弧形頂面及與基板貼設的底面，經過所述頂面與底面的交線上的一點的切面與經過該點並垂直基板的直線之間形成一接觸角，所述接觸角的角度小於等於60度。

Description

發光二極體模組及其製造方法
本發明涉及一種發光元件，尤其涉及一種發光二極體模組及其製造方法。
傳統的發光二極體（LED）的製造過程中，通常都是在固晶和焊線步驟之後在基板上蓋上光學透鏡來封裝發光晶片，然後在透鏡內填充黏膠並烘烤光學透鏡來使光學透鏡黏結在基板上。然而，將光學透鏡黏結在基板上來封裝發光晶片的這種方法所形成的LED的光損耗是很嚴重的。因為黏膠和透鏡的折射率通常都不一樣，光在黏膠和光學透鏡的介面會發生反射而使部分光線不能穿過黏膠與光學透鏡向外出射；同時，又由於光學透鏡的折射率和空氣的折射率差別很大，在光學透鏡和空氣的介面也會使一部分光反射回光學透鏡，如此，發光晶片所發出的光就有很大一部分損失在器件內部，使LED的光提取效率降低。
有鑒於此，有必要提供一種高出光效率的發光二極體封裝結構及其製造方法。
一種發光二極體模組，包括基板、設於基板內的發光晶片及形成於基板上並包覆所述發光晶片的透鏡，所述透鏡具有自基板外凸的弧形頂面及與基板貼設的底面，經過所述頂面與底面的交線上的一點的切面與經過該點並垂直基板的直線之間形成一接觸角，所述接觸角的角度小於等於60度。
一種發光二極體模組的製造方法，包括如下步驟：
提供基板，並在所述基板的一側表面形成擋圈；
提供發光晶片，並將所述發光晶片設於基板上並收容於所述擋圈內；
提供膠體，將膠體注入所述擋圈內並包裹所述發光晶片；
烘乾所述圍膠圈內的膠體，從而使其形成位於基板上的透鏡，所述透鏡具有自基板外凸的弧形頂面及與基板貼設的底面，經過所述頂面與底面的交線上的一點的切面與經過該點並垂直基板的直線之間形成一接觸角，所述接觸角的角度小於等於60度。
與習知技術相比，本發明中，因透鏡直接形成在基板上，從而省去了透鏡與基板的黏膠，進而避免了黏膠因和透鏡的折射率不同而使發光晶片發出的光被黏膠反射回光學透鏡內的情況，從而提高了光的提取效率。
請參閱圖1及圖2，本發明所述的發光二極體模組包括一基板10、收容於基板10的三發光晶片20、分別覆蓋三發光晶片20的三封裝體30、分別圈設三封裝體30的三圍圈40、圍設並包覆三封裝體30的一透鏡50及圈設所述透鏡50的一擋圈60。
所述基板10為一厚度均勻的板體，其上端鋪設有與發光晶片20電性連接的電路結構（圖未示）。所述基板10的頂面中部向下凹陷形成有三間隔的收容孔11用以收容所述三發光晶片20於其內。所述基板10可為導熱性能良好的陶瓷體、PCB板等板體。在本實施例中，所述基板10為塑膠板體。所述每一收容孔11呈圓管狀，其內逕自基板10的頂面朝向底面逐漸遞減。於本實施例中，所述三收容孔11均勻的排布在所述基板10上，同一水平面上，所述三收容孔11的圓心的連線形成一正三角形。三發光晶片20分別收容於所述三收容孔11的底端中部。每一發光晶片20向上凸伸的高度遠小於收容孔11的深度。
每一封裝體30包括一填充部31及自填充部31凸伸的一凸設部33。所述填充部31呈圓臺狀，其形狀與尺寸與相應的收容孔11對應，用以填滿相應的收容孔11並將收容孔11底端的發光晶片20收容於其底端中部。所述凸設部33呈半球狀，凸設於基板10外且其底端與基板10的頂面平齊。
每一圍圈40為自基板10頂面垂直向上凸伸的一圓環，其由疏水材料製成，內徑大致等於每一封裝體30的凸設部33的底端的最大直徑。所述圍圈40自基板10向上凸伸的高度遠小於封裝體30的凸設部33的高度。所述圍圈40圈設封裝體30凸設部33的底端。
所述擋圈60也為自基板10頂面垂直向上凸伸的一圓環，其由疏水材料製成，內徑大致等於透鏡50的底端的直徑。所述擋圈60自基板10向上凸伸的高度等於圍圈40自基板10向上凸伸的高度且遠小於透鏡50的高度。所述擋圈60圈設透鏡50的底端。所述擋圈60及圍圈40自基板10頂面向上凸設的距離相等，小於150微米。
所述透鏡50為透明或半透明半球體，將所述三封裝體30包覆於其內側中部。所述發光晶片20發出的光經所述透鏡50混合後均勻向外發散。所述透鏡50具有頂面51及底面53，所述頂面51為自基板10外凸的弧形。所述底面53凹凸不平，其對應封裝體30的凸設部33的部分向內凹進形成與凸設部33的外表面配合的弧面，而對應擋圈60的週邊部分則凹陷貼設於擋圈60上，對應基板10的部分則形成平面貼設於基板10上。當然，當未設置擋圈60時，所述底面53的週邊部分則不凹陷而與貼設於基板10的其他部分平齊並同樣也貼設於基板10上，此時，所述弧形的頂面51直接延伸至基板10處。經過所述頂面51與底面53的交線上的一點的切面與經過該點並垂直所述基板10的直線之間形成一接觸角Θ，所述夾角Θ越小，所述發光晶片20發出的光線在透鏡50與空氣的接觸面處的向透鏡50內反射的機率越小，從而使所述發光晶片20的出光效率的越高。在本實施例中，夾角Θ的角度小於等於60度，以保障發光晶片20發出的光線盡可能的自透鏡50出射，進而增加發光二極體模組的亮度。本發明的發光二極體模組的製造方法包括以下步驟：
提供如圖1所示的上述基板10、圍圈40及擋圈60，並將圍圈40固定在基板10頂面上對應收容孔11處，將擋圈60固定在基板10頂面並將所述三圍圈40位於其中部；
提供所述三發光晶片20，並將發光晶片20分別放置於相應收容孔11的底端中部；
提供複數膠體，並將這些膠體分別注滿所述收容孔11、圍圈40及擋圈60；
烘乾所述膠體，使所述圍圈40及收容孔11內的膠體形成包覆所述發光晶片20的封裝體30、擋圈60內、封裝體30外的膠體形成包覆所述封裝體30的透鏡50，如此，發光二極體模組製造完成。
所述膠體可由純矽膠或摻雜有螢光粉的矽膠材料構成，這些摻雜的螢光粉可以是單獨的一種粉體也可由多種粉體混合形成。
本發明中，因透鏡50直接形成在基板10上，從而省去了黏結透鏡50與基板10的黏膠，進而避免了黏膠因和透鏡50的折射率不同而使發光晶片20發出的光被黏膠反射回封裝體30的情況，從而提高了光的提取效率。同時，又由於透鏡50具有小的夾角Θ，使發光晶片20發出的光線在透鏡50與空氣的接觸面處向透鏡50內反射的機率越小，如此，進一步增強了光的提取率並同時提高發光二極體模組的亮度。
可以理解的，本發明中的三發光晶片20可為發出不同顏色光的晶片或發出同色光的晶片，只要其能夠與封裝體30配合滿足具體的發光要求即可。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10．．．基板
11．．．收容孔
20．．．發光晶片
30．．．封裝體
31．．．填充部
33．．．凸設部
40．．．圍圈
50．．．透鏡
51．．．頂面
53．．．底面
60．．．擋圈
圖1是本發明的發光二極體封裝結構的剖視圖。
圖2為圖1所示發光二極體封裝結構的去除封裝體及透鏡後的立體圖。
10．．．基板
11．．．收容孔
20．．．發光晶片
30．．．封裝體
31．．．填充部
33．．．凸設部
40．．．圍圈
50．．．透鏡
51．．．頂面
53．．．底面
60．．．擋圈

Claims (10)

  1. 一種發光二極體模組，包括基板、設於基板內的發光晶片及形成於基板上並包覆所述發光晶片的透鏡，其改良在於：所述透鏡具有自基板外凸的弧形頂面及與基板貼設的底面，經過所述頂面與底面的交線上的一點的切面與經過該點並垂直基板的直線之間形成一接觸角，所述接觸角的角度小於等於60度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中，所述透鏡為半球體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體模組，其中，所述基板上自頂面向下凹陷形成有三間隔的收容孔，所述晶片分別收容在相應的收容孔內。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體模組，其中，同一水平面上，所述三收容孔的圓心的連線形成一正三角形。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體模組，其中，所述每一收容孔呈圓管狀，其內逕自基板的頂面朝向底面逐漸遞減。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的發光二極體模組，其中，還包括位於所述透鏡內、固定於收容孔中並包括所述發光晶片的三封裝體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的發光二極體模組，其中，每一封裝體包括位於收容孔內的填充部及自填充部延伸並位於基板上的凸設部。
  8. 一種發光二極體模組的製造方法，包括如下步驟：
    提供基板，並在所述基板的一側表面形成擋圈；
    提供發光晶片，並將所述發光晶片設於基板上並收容於所述擋圈內；
    提供膠體，將膠體注入所述擋圈內並包裹所述發光晶片；
    烘乾所述圍膠圈內的膠體，從而使其形成位於基板上的透鏡，所述透鏡具有自基板外凸的弧形頂面及與基板貼設的底面，經過所述頂面與底面的交線上的一點的切面與經過該點並垂直基板的直線之間形成一接觸角，所述接觸角的角度小於等於60度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體模組的製造方法，其中，所述基板上進一步設有位於擋圈內的圍圈，所述膠體注入圍圈並烘乾後形成有位於所述透鏡內且包覆發光晶片的封裝體。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的發光二極體模組的製造方法，其中，所述膠體為由摻雜有螢光粉的矽膠材料或純矽膠材料構成。
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